PEE - ćwiczenie nr 4.doc

Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii

Katedra Nauki o Materiałach

Przetwarzanie Energii Elektrycznej

Laboratorium z Elektrotechniki

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 4

Obwody 3 - fazowe

Sekcja IV

Rafał Sosna

Daniel Begejowicz

              Jacek Rak

              Mariusz Piejko

              Dawid Stępień

              Piotr Wyleżoł

1.     Wstęp teoretyczny.

·         Obwody trójfazowe.

Zbiór obwodów elektrycznych, w których występują napięcia sinusoidalne zmienne o jednakowej częstotliwości przesunięte względem siebie w fazie o kąt 

gdzie: n – liczba faz, a q=(0,1,2,3…n-1)

i wytwarzane w jednej prądnicy , nazywamy układem wielofazowym (n – fazowym).

              Źródło energii wytwarzające układ wielofazowy nazywamy generatorem wielofazowym a zbiór wytwarzanych przez niego napięć i prądów nazywamy wielofazowym układem napięć i prądów.

              Poszczególne obwody prądnicy wielofazowej nazywamy obwodami fazowymi, lub krótko fazami. Największe zastosowanie praktyczne znalazły układy trójfazowe. Jest to szczególny przypadek obwodu wielofazowego składający się z trzech faz.

              Pierwszy układ trójfazowy został praktycznie zastosowany w 1889r. Dużym osiągnięciem było opracowanie urządzeń do wytwarzania i przekształcania energii prądu trójfazowego prądnicy trójfazowej, transformatora trójfazowego i silnika indukcyjnego trójfazowego, co umożliwiło bardzo szerokie zastosowanie praktyczne obwodów trójfazowych zwłaszcza, że umożliwiły one w sposób prosty i tani przesyłanie energii na duże odległości i jej rozdział.

·         Zasilanie odbiorników trójfazowych.

Układy trójfazowe składają się z:

-          Źródeł zasilania

-          Przewodów linii,

-          Odbiorników.

Źródła zasilania o jednakowej pulsacji tworzą układ trójfazowy symetryczny, jeżeli:

-          Amplitudy (lub wartości skuteczne) napięć źródłowych we wszystkich fazach są jednakowe

-          Kąt przesunięcia fazowego miedzy napięciami źródłowymi wynosi:

Zasilanie jest niesymetryczne, gdy przedstawione warunki nie są spełnione. Przyczynami nie symetrii napięć zasilających mogą być:

-          Zwarcia i doziemienia,

-          Nadmierne i nierówne obciążenie,

-          Nie symetria pracy prądnicy zasilającej,

-          Przenoszenie się do sieci zasilającej zakłóceń spowodowanych przez inne odbiorniki (np. nieliniowe, impulsowe i o zmiennym obciążeniu).

Układ zawierający trzy przewody fazowe i przewód neutralny (PEN) nazywa się układem czteroprzewodowym, natomiast złożony z trzech przewodów fazowych – trójprzewodowym.

              Przewód neutralny jest to przewód łączący punkty neutralne źródła i odbiornika napięcie źródłowe oznaczamy symbolem E, napięcia odbiornikowe symbolem U.

·         Rodzaje układów trójfazowych.

Można wyróżnić pięć zasadniczych układów trójfazowych ze względu na sposób połączenia źródła i odbiornika, W obwodach trójfazowych symetrycznych istnieją dwa rodzaje napięć w przypadku połączenia w gwiazdę i dwa rodzaje prądów w przypadku połączenia w trójkąt. Wspólny punkt trzech faz przy skojarzeniu w gwiazdę nazywa się punktem neutralnym lub zerowym.

              W obwodach trójfazowych wyróżnia się:

-          Napięcia międzyprzewodowe (zasilające)

-          Napięcia fazowe zasilające

-          Napięcia fazowe odbiornika

-          Prądy przewodowe,

-          Prądy fazowe odbiornika,

-          Prąd zerowy lub neutralny.

Układy trójfazowe można podzielić na:
1. Symetryczne:
- Połączone w gwiazdę zasilane z sieci czteroprzewodowej,
- Połączone w gwiazdę zasilane z sieci trójprzewodowej,
- Połączone w trójkąt,
2. Niesymetryczne:
- Połączone w gwiazdę zasilane z sieci czteroprzewodowej,
- Połączone w gwiazdę zasilane z sieci trójprzewodowej,
- Połączone w trójkąt,

·         Wykresy wskazowe:

Konstrukcja wykresu wskazowego (w obwodzie gwiazda – gwiazda)
1) z końca wektora E1 zakreślamy łuk o długości równej napięciu UZ1
2) z końca wektora E2 zakreślamy łuk o długości równej napięciu UZ2
3) z końca wektora E3 zakreślamy łuk o długości równej napięciu UZ3
4) punkt przecięcia łuków to punkt N’
5) prądy fazowe zaczepiamy w punkcie N’
Konstrukcja wykresu (dla odbiornika połączonego w trójkąt)
1) rysujemy napięcia zasilające międzyprzewodowe: UL12, UL23, UL31
2) w stosunku do napięć rysujemy prądy fazowe przesunięte w stosunku do napięć o kąt φ
3) prądy przewodowe konstruujemy korzystając z zależności:
IL1=IL12-IL31, IL2=IL23-IL12, IL3=IL31-IL23

2.     Przebieg ćwiczenia.

Układ I.

Odbiornik Symetryczny cztero – przewodowy.